AT512483A2

AT512483A2 - Method for reducing vibrations in a test bench

Info

Publication number: AT512483A2
Application number: ATA50369/2013A
Authority: AT
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 2013-06-03
Filing date: 2013-06-03
Publication date: 2013-08-15
Also published as: AT512483A3; JP6442490B2; DE112014002661A5; AT512483B1; US10317312B2; WO2014195238A1; CN105452833A; CN105452833B; DE112014002661B4; US20160116367A1; JP2016520841A

Abstract

Um in einem Prüfstand (1) für eine Realkomponente (4) und eine Virtualkomponente (5) die Anregung von Schwingungen und Resonanzen zu reduzieren, ist einer der Verfahrensschritte a) Ermitteln eines ersten Korrekturwertes (K1) aus der Messgröße (M), wobei der erste Korrekturwert (K1) zur Messgröße (M) addiert wird und die Summe als korrigierte Messgröße (M*) der Virtualkomponente (5) zur Berechnung der Steuergröße (S) übermittelt wird, b) Ermitteln eines zweiten Korrekturwertes (K2) aus der berechneten Steuergröße (S), wobei der zweite Korrekturwert (K2) zur berechneten Steuergröße (S) addiert wird und die Summe als korrigierte Steuergröße (S*) der Aktuatorik (3) übermittelt wird, c) Ermitteln eines drittenKorrekturwertes (K3) aus der Messgröße (M), wobei mit dem dritten Korrekturwert (K3) ein Parameter (P) der Bewegungsgleichung verändert wird, vorgesehen.In order to reduce the excitation of vibrations and resonances in a test stand (1) for a real component (4) and a virtual component (5), one of the method steps is a) determining a first correction value (K1) from the measured variable (M), wherein the first correction value (K1) is added to the measured variable (M) and the sum is transmitted as corrected measured variable (M *) of the virtual component (5) for calculating the control variable (S), b) determining a second correction value (K2) from the calculated control variable (S), wherein the second correction value (K2) is added to the calculated control quantity (S) and the sum is transmitted as a corrected control quantity (S *) to the actuator (3), c) determining a third correction value (K3) from the measured variable (M ), wherein a parameter (P) of the equation of motion is changed with the third correction value (K3).

Description

Printeci :04-06-2013 E014.1Printeci: 04-06-2013 E014.1

10 2013/50369 AV-3543 AT10 2013/50369 AV-3543 AT

Verfahren zur Reduzierung von Schwingungen in einem PrüfstandMethod for reducing vibrations in a test bench

Die gegenständliche Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung der Anregung von unerwünschten Schwingungen und Resonanzen in einem Prüfstand für eine Realkomponente 5 und eine Virtualkomponente, wobei die Realkomponente eine Messgröße der Realkomponente an die Virtualkomponente liefert und von der Virtuaikomponente eine Steuergröße für eine Aktuatorik des Prüfstandes erhält, wobei in der Virtualkomponente ein Simulationsmodell mit einer Bewegungsgleichung implementiert ist, das aus der Messgröße die Steuergröße ermittelt. 10 In der Fahrzeugtechnik geschieht der Vorgang des Testens häufig so, dass Realkomponenten, wie beispielsweise reale Verbrennungsmotoren, reale Reifen, reale Getriebe, reale Batterien, reale Lenksysteme, reale Antriebsstränge, reale Fahrzeuge usw., auf Prüfständen angeordnet werden. Diese zu testende Realkomponente legt häufig auch den Namen des Prüfstandes fest. Man spricht somit von Motorprüfständen, Reifenprüfständen, Getriebeprüf-15 ständen, Fahrzeugprüfständen, usw. Diese Prüfstände erlauben beispielsweise das Entwickeln von Verbrennungsmotoren, von Fahrzeugkomponenten oder auch das Aufspüren von Fehlem bei vernetzten Fahrzeugsteuergeräten, die sich auf das Gesamtverhalten des Fahrzeugs auswirken können. Das Testen ist dabei ein Vorgang, mit welchem eine größere Gewissheit darüber gewonnen werden soll, ob technische Objekte, technisches Systeme oder 20 technische Erzeugnisse und Abläufe, die Realkomponente oder die Virtualkomponente, innerhalb gewisser Randbedingungen funktionieren und/oder ob bestimmte Eigenschaften und/oder Anforderungen erfüllt werden. Durchgeführte Tests simulieren bzw. antizipieren somit stets reale Vorgänge in simulierten Umgebungen. Die simulierte Umgebung tauscht mit der getesteten Realkomponente im allgemeinsten Fall Stoffströme (z.B. ein Medium-25 ström, wie Öl, Wasser, etc.), Energieströme (z.B. elektrischer Strom/Spannung, Dreh« zahl/Drehmoment, etc.) und Infomnationsströme (z.B. gemessene Daten, etc.) aus und ermöglicht so die Untersuchung technischer Vorgänge, ohne die zukünftige echte Umgebung der Realkomponente vorauszusetzen, zu beeinträchtigen oder zu gefährden. Ein Testergebnis ist daher aber auch niemals absolut gültig, sondern stellt stets eine Näherung dar. Die 30 Qualität der Näherung hängt unter anderem von der Qualität der simulierten Umgebung ab und von der Qualität, mit der der in der Realität stattfindende Austausch von Energie-, Informations- und Stoffströmen nachgebildet werden kann. Diese simulierte Umgebung wird nachfolgend als Virtualkomponente bezeichnet. Realkomponente und Virtualkomponente zusammen werden als Prüfling bezeichnet Prüfling und Prüfstand zusammen werden oft-35 mals auch als Hardware-In-The-Loop-System (HiL-System) oder spezieller als „X-In-The-Loop-System“, wobei X für den jeweiligen Prüfling steht, bezeichnet. -1-The present invention relates to a method for reducing the excitation of unwanted oscillations and resonances in a test stand for a real component 5 and a virtual component, wherein the real component provides a measured variable of the real component to the virtual component and receives a control variable for an actuator of the test bench from the virtuaikomponente wherein a simulation model with an equation of motion is implemented in the virtual component, which determines the control variable from the measured variable. In vehicle technology, the process of testing is often done so that real components, such as real internal combustion engines, real tires, real gears, real batteries, real steering systems, real powertrains, real vehicles, etc., are placed on test benches. This real component to be tested often also specifies the name of the test bench. These test benches allow, for example, the development of internal combustion engines, of vehicle components or the detection of errors in networked vehicle control units, which can affect the overall behavior of the vehicle. Testing is a process by which greater certainty is to be gained as to whether technical objects, technical systems or processes, the real component or the virtual component function within certain boundary conditions and / or whether certain properties and / or requirements be fulfilled. Performed tests thus simulate or anticipate real processes in simulated environments. In the most general case, the simulated environment exchanges material flows with the tested real component (eg a medium, such as oil, water, etc.), energy flows (eg electrical current / voltage, rotational speed / torque, etc.) and information flows (eg measured data, etc.) and thus enables the investigation of technical processes without presupposing, impairing or jeopardizing the future real environment of the real component. Therefore, a test result is never absolutely valid, but always represents an approximation. The quality of the approximation depends, among other things, on the quality of the simulated environment and on the quality with which the actual exchange of energy and information takes place - And streams can be modeled. This simulated environment is referred to below as a virtual component. The real component and the virtual component together are referred to as the test item. The test object and the test stand together are often used as a hardware-in-the-loop system (HiL system) or more specifically as an "X-in-the-loop system", where X for the respective candidate stands. -1-

Nntei WimmiS E014.1 102013/50369Nntei WimmiS E014.1 102013/50369

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Eine Virtualkomponente besteht aus Simulationsmodellen, die im Wesentlichen als Software mit implementierten Algorithmen und mathematischen oder physikalischen Modellen implementiert sind, welche auf einer Simulationseinheit, in der Regel einem Computer, ausgeführt werden. 5 Am Prüfstand zur Durchführung der Tests ist in der Regel auch Aktuatorik (eine Anzahl von Aktoren) und Sensorik (eine Anzahl von Sensoren) vorhanden, sowie eventuell eine Ablaufsteuerung (z.B. eine Prüfstandssteuereinheit, eine Automatisierungeinheit, etc.) und Peripherie (wie z.B. ein Datenlogger, usw ). Die Sensoren messen physikalische, chemische oder informationstechnische Zustände oder Zustandsänderungen („Messgrößen“) der Realkom-10 ponente und die Aktoren prägen der Realkomponenten gewisse chemische, physikalische oder informationstechnische Zustände oder Zustandsänderungen („Sollgrößen“) auf. Aktoren sind somit das signalwandlerische Gegenstück zu Sensoren. Aktoren und Sensoren verbinden die reale mit der virtuellen Welt des Prüflings, also die Realkomponente und die Virtualkomponente. Beispiele für Aktoren sind elektrische, pneumatische oder hydraulische Belas-15 tungseinheiten zum Aufprägen von Drehzahlen, Drehmomenten, Geschwindigkeiten oder Wegen, regelbare elektrische Widerstände, Ölkonditionieranlagen, Luftkonditionieranlagen etc. Beispiele für Sensoren sind Drehmomentsensoren und Drehgeber.A virtual component consists of simulation models that are essentially implemented as software with implemented algorithms and mathematical or physical models that are executed on a simulation unit, usually a computer. As a rule, actuators (a number of actuators) and sensors (a number of sensors) are also present on the test bench for carrying out the tests, as well as possibly a sequence control (eg a test bench control unit, an automation unit, etc.) and peripherals (such as a Data logger, etc). The sensors measure physical, chemical or information technology states or state changes ("measured variables") of the real component, and the actuators impose certain chemical, physical or information technology states or state changes ("nominal values") on the real components. Actuators are thus the signal converter's counterpart to sensors. Actuators and sensors connect the real with the virtual world of the test object, ie the real component and the virtual component. Examples of actuators are electric, pneumatic or hydraulic Belas-15 processing units for impressing speeds, torques, speeds or paths, variable electrical resistances, oil conditioning equipment, air conditioning, etc. Examples of sensors are torque sensors and encoders.

Realkomponente, Virtualkomponente, Aktoren und Sensoren sind dynamische Systeme mit einem bestimmten Übertragungsverhalten. Somit ist auch ein Hardware-In-The-Loop-System 20 als Verschaltung dieser Komponenten ein dynamisches System.Real component, virtual component, actuators and sensors are dynamic systems with a certain transfer behavior. Thus, a hardware-in-the-loop system 20 as interconnection of these components is also a dynamic system.

Ein Beispiel für einen Test ist eine virtuelle Versuchsfahrt eines Hybridfahrzeuges (Verbrennungsmotor und Elektromotor) über die Großglockner Hochalpenstraße unter realistischer Nachbildung der Luftfeuchte, der Lufttemperatur, des Drehzahl- und Drehmomentenver-haltens der Realkomponente „Verbrennungsmotor“, der auf einem Motorprüfstand angeord-25 net ist. Ziel dieser Erprobungsfahrt sei die Beurteilung des dynamischen Verhaltens des Elektromotors sowie des Temperaturverhaltens der Traktionsbatterie, die als Virtualkomponente simuliert werden, für einen bestimmten Fahrertyp, z.B. ein sportlicher Fahrer mit aggressivem Schaltverhalten. Die Teststrecke (hier die Großglockner Hochalpenstraße), das Fahrverhalten sowie die Fahrumgebung werden ebenfalls simuliert. Bei dieser Testfahrt wird 30 das Hardware-In-The-Loop-System über die Unebenheiten der Fahrbahn, über Windböen, über die Brems- und Lenkaktivitäten des Fahrers und/oder über Verbrennungsströße zu Schwingungen angeregt. Diese Schwingungen werden aber aufgrund des dynamischen Verhaltens der Sensorik und Aktuatorik und aufgrund der durch die Simulation stets begrenzten Abbildungsgenauigkeit der Virtualkomponente nicht exakt identisch sein mit den Schwin-35 gungen, die sich bei einer realen Fahrt mit dem Hybridfahrzeug über die Großglockner Hochalpenstraße einstellen. -2-An example of a test is a virtual test drive of a hybrid vehicle (combustion engine and electric motor) on the Großglockner High Alpine Road with realistic replica of the air humidity, the air temperature, the speed and torque behavior of the real component "internal combustion engine", which is mounted on an engine test bench is. The aim of this test drive is the assessment of the dynamic behavior of the electric motor and the temperature behavior of the traction battery, which are simulated as a virtual component, for a particular driver type, e.g. a sporty driver with aggressive shifting behavior. The test track (here the Grossglockner High Alpine Road), the handling and the driving environment are also simulated. In this test drive, the hardware-in-the-loop system is excited to vibrate over road bumps, gusts, driver braking and steering and / or combustion. However, due to the dynamic behavior of the sensors and actuators and due to the simulation accuracy of the virtual component, which is always limited by the simulation, these oscillations will not be exactly identical to the vibrations that occur during a real journey with the hybrid vehicle via the Großglockner High Alpine Road. -2-

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Ein anderes Beispiel ist in der EP 1 037 030 B1 gezeigt, die ein Verfahren zum Simulieren des Verhaltens eines Fahrzeugs auf einer Fahrbahn an einem Antriebsstrang-Prüfstand offenbart, wobei zur Simulation ein Fahrzeugmodell und ein Reifenmodell (Virtualkomponenten) verwendet wird.Another example is shown in EP 1 037 030 B1, which discloses a method for simulating the behavior of a vehicle on a roadway on a powertrain test bench using a vehicle model and a tire model (virtual components) for simulation.

In der Praxis werden die Virtualkomponenten oft nachträglich auf bereits bestehenden Prüfstandsinfrastrukturen nachgerüstet. Ein klassischer, traditioneller Prüfstand, welcher bisher nur einfache Sollwertprofile aufprägen konnte, wird so zu einer leistungsfähigen X-In-The-Loop Testumgebung, welche es ermöglicht, neue Testaufgaben, wie beispielsweise die oben beschriebene Großglockner Hochalpenfahrt bei unterschiedlichen Rahmenbedingungen, darzustellen. Die bestehende Prüfstandsaktuatorik und Prüfstandssensorik mit ihren überlagerten dynamischen Subsystemen und Reglerstrukturen soll hierbei (z.B. aus Kostengründen) häufig unverändert bleiben oder sie ist dem Lieferanten der Virtualkomponente unbekannt. Die gleiche Virtualkomponente wird häufig auch an unterschiedlich«! Prüfständen mit unterschiedlichen dynamischen Übertragungsverhalten oder an unterschiedlichen Prüfstandstypen verwendet. Gleichfalls kommt es vor, dass eine Virtualkomponente durch eine andere Virtualkomponente (z.B. mit veränderten Modellen) ersetzt wird.In practice, the virtual components are often retrofitted to existing test bed infrastructures. A classic, traditional test bench, which has so far been able to impose only simple setpoint profiles, thus becomes a powerful X-In-The-Loop test environment, which makes it possible to present new test tasks, such as the Großglockner High Alpine Ride described above with different framework conditions. The existing Prüfstandsaktuatorik and test bench sensors with their superimposed dynamic subsystems and controller structures here (for example, for cost reasons) often remain unchanged or it is unknown to the supplier of the virtual component. The same virtual component is often also different «! Test stands with different dynamic transmission characteristics or used on different test bench types. Likewise, a virtual component may be replaced by another virtual component (e.g., modified models).

Ein weiteres Problem mit solchen Virtualkomponenten kann am Prüfstand entstehen, wenn die Virtualkomponenten extreme Lastfälle darstellen sollen, die an oder über die Grenzen der implementierten Aktuatorik, Sensorik oder der Realkomponente gehen.Another problem with such virtual components can arise at the test stand, if the virtual components are to represent extreme load cases that go to or beyond the limits of the implemented actuators, sensors or the real component.

Aufgrund des dynamischen Übertragungsverhaltens der am Prüfstand verbauten Aktuatorik und Sensorik, aber auch aufgrund der immer in den verfügbaren Messungen vorhandenen Störungen (z.B. Messrauschen, begrenzte Auflösung, etc.) kommt es häufig zu unerwünschten, unerwartenden und unrealistischen Schwingungs- und Resonanzphänomenen des dynamischen Gesamtsystems, welche die Testergebnisse negativ beeinflussen können und im Extremfall die Verwendung der Virtualkomponenten überhaupt zum Scheitern bringen können.Due to the dynamic transmission behavior of the actuators and sensors installed on the test stand, but also due to the interference always present in the available measurements (eg measurement noise, limited resolution, etc.), unwanted, unexpected and unrealistic oscillation and resonance phenomena of the overall dynamic system often occur. which can adversely affect the test results and, in extreme cases, even make the use of virtual components even fail.

Diesem Szenario könnte man klassisch durch die Verwendung von Filtern (z.B. Bessel Filter, Butterworth Filter, etc.) zur Schwingungsdämpfung begegnen, wodurch die verfügbare Dynamik des Prüfstandes jedoch eingeschränkt wird, was unerwünscht ist. Prüfsituationen mit hoher Dynamik, z.B. eine sehr rasche Drehzahl- oder Drehmomentenänderung, könnten dann nicht mehr durchgeführt werden. Eine weitere wichtige negative Eigenschaft, die beim Einsatz von derartigen Filtern auftritt ist die Verzerrung wichtiger dynamischer Zustände beim Testen. Als Beispiel sei bei mechanisch/rotatorischen Prüfständen (z.B. Powertrain) der Drehimpuls genannt, welcher zwischen Real- und Virtualkomponente ausgetauscht wird. Die Verwendung von Filtern bewirkt hier, dass der real aufgebrachte Drehimpuls (z.B. vom Verbrennungsmotor) nicht korrekt in die Virtualkomponente eingebracht wird, was in Folge zu -3-Classically, this scenario could be counteracted by the use of filters (e.g., Bessel filters, Butterworth filters, etc.) for vibration damping, however, limiting the available dynamic of the test bench, which is undesirable. Test situations with high dynamics, e.g. a very rapid speed or torque change, could then no longer be carried out. Another important negative feature that occurs when using such filters is the distortion of important dynamic states during testing. As an example, in mechanical / rotary test benches (for example, powertrain), the angular momentum is called, which is exchanged between the real component and the virtual component. The use of filters here causes the actually applied angular momentum (for example from the internal combustion engine) to be incorrectly introduced into the virtual component, which in turn leads to -3-

AV-3543 AT falschen Testergebnissen führt (z.B. zu hoher/zu geringer Kraftstoffverbrauch). Filter bewirken zudem zusätzlich stets eine Phasenverschiebung, welche unter anderem die Stabilitätsreserve des HiL-Systems negativ beeinflusst.AV-3543 AT leads to incorrect test results (for example too high / too low fuel consumption). In addition, filters always cause a phase shift, which, among other things, negatively influences the stability reserve of the HiL system.

Es ist daher eine Aufgabe der gegenständlichen Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit dem Virtualkomponenten an Prüfständen weitestgehend ohne Einschränkung des dynamischen Verhaltens und weitestgehend ohne unerwünschte Schwingungs- und Resonanzeffekte betrieben werden können.It is therefore an object of the subject invention to provide a method, can be operated with the virtual components on test benches largely without limiting the dynamic behavior and largely without unwanted vibration and resonance effects.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, indem, zumindest aus der Messgröße ein erster Korrekturwert ermittelt wird, der zur Messgröße addiert wird und die Summe als korrigierte Messgröße der Virtualkomponente zur Berechnung der Steuergröße übermittelt wird oder aus der berechneten Steuergröße ein zweiter Korrektunwert ermittelt wird, der zur berechneten Steuergröße addiert wird und die Summe als korrigierte Steuergröße der Aktuatorik übermittelt wird oder ein dritter Korrektunwert ermittelt wird, welcher einen Parameter der Bewegungsgleichung verändert. Der erste, zweite oder dritte Korrektunwert können aber auch beliebig kombiniert werden.This object is achieved in that, at least from the measured variable, a first correction value is determined which is added to the measured variable and the sum is transmitted as corrected measured variable of the virtual component for calculating the control variable or a second correction value is determined from the calculated control variable calculated control variable is added and the sum is transmitted as a corrected control variable of the actuator or a third Korrektunwert is determined, which changes a parameter of the equation of motion. The first, second or third correction value can also be combined as desired.

Damit können unerwünschte Schwingungs- und Resonanzeffekte am Prüfstand wirkungsvoll unterdrückt werden, weitestgehend ohne dabei die Dynamik des Prüfstandes einzuschränken und ohne in die der Aktuatorik unterlagertn Reglerstruktur oder in die Prüfstandssensorik einzugreifen. Das ermöglichtauch die Nachrüstung bestehender Prüfumgebungen mitVirtu-alkomponenten oder den Austausch von Virtualkomponenten durch andere Virtualkomponenten ohne dabei etwas an der bestehenden Prüfstandsinfrastruktur (Sensorik, Aktuatorik) ändern zu müssen. Damit können allfällige erwünschte systemdynamische Eingriffe in den Prüfstand durch Eingriffe bzw. Ergänzungen in der Virtualkomponente, und vor allem unabhängig von der bereits bestehenden Prüfstandsinfrastruktur, durchgeführt werden.Thus, unwanted vibration and resonance effects on the test stand can be effectively suppressed, as far as possible without restricting the dynamics of the test stand and without interfering with the controller structure or the test bench sensor system underlain by the actuators. This also makes it possible to retrofit existing test environments with Virtu-alk components or to replace virtual components with other virtual components without having to make any changes to the existing test stand infrastructure (sensors, actuators). In this way, any desired system-dynamic interventions in the test bench can be carried out by interventions or additions in the virtual component, and, above all, independently of the already existing test bed infrastructure.

Ganz besonders vorteilhaft wird als Messgröße das Drehmoment einer Welle zwischen Realkomponente und Aktuatorik verwendet. Das ermöglicht das „Formen" der am Prüfstand gemessenen Drehmomente durch virtuelle Zusatzmomente, so dass sich das der virtuellen Welt eingeprägte Drehmoment in geeigneter Weise kontinuierlich (als Funktion der Zeit) so verändert, dass im virtuellen System keine unerwünschten Schwingungen auftreten.The torque of a shaft between the real component and the actuator is very particularly advantageously used as the measured variable. This allows the "Shapes " the torques measured at the test bench by virtue of additional virtual torques, so that the torque impressed on the virtual world changes in a suitable manner continuously (as a function of time) so that no unwanted vibrations occur in the virtual system.

Ebenso vorteilhaft wird als Steuergröße eine Drehzahl verwendet. Die sich in der virtuellen Welt der Simulation ergebenden Drehzahlen werden in geeigneter Weise so „umgeformt“, dass im realen System keine unerwünschten Schwingungen oder Resonanzen auftreten.Likewise advantageously, a speed is used as the control variable. The rotational speeds resulting in the virtual world of the simulation are suitably "reshaped" in such a way that no unwanted vibrations or resonances occur in the real system.

Die Korrekturwerte lassen sich vorteilhaft durch Optimierung einer Zielfunktion nach dem jeweiligen Korrekturwert ermitteln. Solche Zielfunktionen lassen sich mit bekannten mathematischen Methoden optimieren, bevorzugt auf Echtzeitrechnem in Echtzeit. -4-The correction values can advantageously be determined by optimizing a target function according to the respective correction value. Such objective functions can be optimized with known mathematical methods, preferably on real-time computers in real time. -4-

Printed: 04-06-2013 £014,1 tlÖ201ä/S0369Printed: 04-06-2013 £ 014,1 tlÖ201ä / S0369

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Zur Ermittlung des ersten oder dritten Korrekturwertes wird bevorzugt eine Linearkombination einer ersten und zweiten Zielfunktion optimiert, da auf diese Weise unterschiedliche, physikalische Wirkungen ähnliche Einflussgrößen, wie z.B. Energie oder Drehimpuls, berücksichtigt werden können. Dazu wird als erste oder dritte Zielfunktion vorteilhaft ein quadrati-5 sches Gütefunktional als Funktion der Winkelgeschwindigkeit oder einer Ableitung davon verwendet. Mit der zweiten Zielfunktion wird vorteilhaft der durch den ersten oder dritten Korrekturwert eingebrachte Drehimpuls oder die veränderte kinetische Energie bewertet, womit sichergestellt wird, dass durch die Korrektur keine zu großen Verfälschungen der Drehbewegung oder der Energiebilanz oder der Impulsgleichungen der Welle hervorgerufen werden. 10 Zur Ermittlung des zweiten Korrekturwertes wird bevorzugt eine Zielfunktion implementiert, die die Abweichung zwischen der in der Virtualkomponente berechneten Steuergröße und dem tatsächlichen Wert dieser Steuergröße bewertet. Für viele Prüfstandstypen, wie z.B. Antriebsstrangprüfstände oder Motorprüfstände, ist es vorteilhaft, als ersten Korrekturwert ein Korrekturmoment zu ermitteln und/oder als zweiten 15 Korrekturwert eine Korrekturdrehzahl zu ermitteln. Drehmoment und Drehzahl sind in solchen Prüfständen die üblichen Mess- und Steuergrößen und üblicherweise als Messwerte verfügbar, sodass sich deren Verwendung vorteilhaft anbietet.In order to determine the first or third correction value, a linear combination of a first and a second objective function is preferably optimized, since in this way different physical effects similar influencing variables, such as e.g. Energy or angular momentum, can be considered. For this purpose, a quadratic quality function as a function of the angular velocity or a derivative thereof is advantageously used as the first or third objective function. The second objective function advantageously evaluates the angular momentum introduced by the first or third correction value or the altered kinetic energy, thereby ensuring that the correction does not cause excessive distortions of the rotational movement or the energy balance or the momentum equations of the shaft. To determine the second correction value, a target function is preferably implemented which evaluates the deviation between the control variable calculated in the virtual component and the actual value of this control variable. For many test bed types, such as Powertrain test benches or engine dynamometers, it is advantageous to determine a correction torque as the first correction value and / or to determine a correction speed as the second correction value. Torque and speed are the usual measurement and control variables and usually available as measured values in such test benches, so that their use is advantageous.

Als dritter Korrekturwert wird vorzugsweise ein massebehafteter Parameter der Bewegungsgleichung, wie z.B. ein Trägheitsmoment oder eine Masse, verwendet, mit dem sich die Vir-20 tualkomponente über die Bewegungsgleichung einfach beeinflussen lässt.As the third correction value, preferably a massed parameter of the equation of motion is used, e.g. an inertial momentum or a mass, with which the virtual component can be easily influenced by the equation of motion.

Ganz besonders vorteilhaft können bei der Optimierung Randbedingungen zur Berücksichtigung von vorgegebenen Beschränkungen der Virtualkomponente oder der Realkomponente oder der Aktuatorik berücksichtigt werden. Auf diese Weise können physikalische Grenzen des Prüfstandes berücksichtigt werden, was auch einen wirkungsvollen Schutz der Kompo-25 nenten des Prüfstandes gegen allfällige Beschädigungen, z.B. durch zu hohe Drehmomente, Beschleunigungen, Drehzahlen, etc., darstellt. Neben der Optimierung der Zielfunktionen wird der Optimierungsalgorithmus in diesem Fall typischerweise Gleichheits- oder Ungleichungsbeschränkungen berücksichtigen. Dadurch können insbesondere bei anspruchsvollen Testszenarios (z.B. Überfahren von Bodenwellen oder Schwellen) einerseits unerwünschte 30 Schwingungen im HiL-System reduziert werden, andererseits können Einschränkungen des Prüfstands bei gleichzeitiger Maximierung des Realitätsanspruchs garantiert eingehalten werden.Very particularly advantageous boundary conditions for the consideration of predetermined restrictions of the virtual component or the real component or the actuator system can be taken into account in the optimization. In this way, physical limits of the test stand can be taken into account, which also effectively protects the components of the test bench from damage, e.g. due to excessive torques, accelerations, speeds, etc. represents. In addition to optimizing the objective functions, the optimization algorithm in this case will typically consider equality or inequality constraints. As a result, undesired vibrations in the HiL system can be reduced on the one hand, especially in demanding test scenarios (for example, driving over bumps or sleepers), while on the other hand, it is possible to guarantee that test bench limitations are minimized while at the same time maximizing the reality claim.

Die gegenständliche Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 4 näher erläutert, die beispielhaft, schematisch und nicht einschränkend vorteilhafte Ausgestal-35 tungen der Erfindung zeigen. Dabei zeigt -5-The subject invention will be explained in more detail with reference to Figures 1 to 4, which show exemplary, schematic and non-limiting advantageous embodiments of the invention. This shows -5-

Printed: 04-06-2013 i0l4,1 102013/50369Printed: 04-06-2013 i0l4,1 102013/50369

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Fig.1 und 2 Beispiele einer Konfiguration einer Hardware-In-The-Loop-Testumgebung,1 and 2 examples of a configuration of a hardware-in-the-loop test environment,

Fig.3 die erfindungsgemäße Korrektur der Messgröße oder der Steuergröße und Fig.4 die Ermittlung des ersten Korrekturwertes am Beispiel eines Radsimulationsmodells. 5 Mit Fig.1 ist die grundsätzliche Konfiguration einer Hardware-In-The-Loop-Testumgebung dargestellt Auf einem Prüfstand 1, z.B. ein Motorprüfstand, ist eine Realkomponente 4, z.B. ein Verbrennungsmotor, angeordnet, der über eine Verbindungswelle 2 mit einer Aktuatorik 3, z.B. eine Belastungsmaschine in Form eines elektrischen Dynamometers, verbunden ist.3 shows the correction of the measured variable or the control variable according to the invention, and FIG. 4 shows the determination of the first correction value using the example of a wheel simulation model. Figure 1 illustrates the basic configuration of a hardware-in-the-loop test environment. On a test bench 1, e.g. an engine test bench, is a real component 4, e.g. an internal combustion engine, which is connected via a connecting shaft 2 to an actuator 3, e.g. a loading machine in the form of an electric dynamometer, is connected.

Die Virtualkomponente 5 besteht aus einem Simulationsmodell 21, z.B. ein Fahrzeugsimula-10 tionsmodell 6, ein Umgebungssimulationsmodell 7, ein Fahrersimulationsmodell 8, ein Straßensimulationsmodell 9, ein Radsimulationsmodell 10, etc., die als Software in einer Simulationseinrichtung 17, z.B. in Form eines Computers mit benötigter Software und implementierten Algorithmen, laufen. Je nach Testlauf können unterschiedliche und mehrere solcher Komponentensimulationsmodelle, die gemeinsam das Simulationsmodell 21 bilden, zum 15 Einsatz kommen. In der Virtualkomponente 5 wird das Fahrzeug oder eine Komponente davon durch eine virtuelle Welt bewegt. Realkomponente und Virtualkomponente interagieren über Eingangsschnittstellen 11 (Daten von Sensorik 18) und Ausgangsschnittstellen 12 (Daten zu Aktuatorik). Am Prüfstand 1 wird der jeweils aktuelle virtuelle Zustand gesteuert von der Virtualkomponente 5 an der Realkomponente 4 und an der Aktuatorik 3 eingestellt, so-20 dass die Realkomponente 4 die Zustände aus der Virtualkomponente 5, also die virtuelle Welt, erfährt und über die zeitlich Abfolge dieser Zustände getestet wird.The virtual component 5 consists of a simulation model 21, e.g. a vehicle simulation model 6, an environmental simulation model 7, a driver simulation model 8, a road simulation model 9, a wheel simulation model 10, etc., which are provided as software in a simulation device 17, e.g. in the form of a computer with required software and implemented algorithms. Depending on the test run, different and several such component simulation models, which together form the simulation model 21, can be used. In the virtual component 5, the vehicle or a component thereof is moved through a virtual world. Real component and virtual component interact via input interfaces 11 (data from sensor 18) and output interfaces 12 (data to actuators). At the test stand 1, the respective current virtual state is controlled by the virtual component 5 at the real component 4 and set at the actuator 3 so that the real component 4 experiences the states from the virtual component 5, ie the virtual world, and via the time sequence of these states is tested.

Dazu wird am Prüfstand 1 z.B. das Drehmoment T zwischen Realkomponente 4 und Aktuatorik 3 oder die Drehzahl n der Realkomponenten oder der Aktuatorik 3 (z.B. in Form einer elektrischen Belastungsmaschine) mittels geeigneter Sensorik 18 gemessen, z.B. über eine 25 Drehmomentmesseinrichtung an der Verbindungswelle 2 oder einer Drehzahlmesseinrichtung der Simulationseinrichtung 17, und der Virtualkomponente 5 übereine Eingangsschnittstelle 11 zur Verfügung gestellt. Aus dieser Messgröße M (Drehmoment T oder Drehzahl n) berechnet, in der Regel nach einer geeigneten Signalaufbereitung, das Simulationsmodell 21 in der Simulationseinrichtung 5 eine Steuergröße S für die Aktuatorik 3, z.B. eine Solldreh-30 zahl n, eine Steuergröße für die Realkomponente 4, z.B. eine Drosselklappenstellung a, etc.For this purpose, at the test bench 1, e.g. the torque T between real component 4 and actuator 3 or the speed n of the real components or the actuator 3 (e.g., in the form of an electric loading machine) are measured by suitable sensors 18, e.g. via a torque measuring device 25 on the connecting shaft 2 or a speed measuring device of the simulation device 17, and the virtual component 5 via an input interface 11 is provided. From this measured variable M (torque T or rotational speed n), the simulation model 21 calculates, in the simulation device 5, a control variable S for the actuator 3, for example after a suitable signal conditioning. a target rotational number n, a control variable for the real component 4, e.g. a throttle position a, etc.

Diese Steuergrößen S werden über eine Ausgangsschnittstelle 12 der Simulationseinrichtung 17 an den Prüfstand 1 übergeben und am Prüfstand 1 von der Aktuatorik 3 und eventuell weiteren geeigneten nicht dargestellten Aktuatoren, eventuell mittels geeigneter Regelungseinheiten, eingestellt. 35 Die Messgröße im Sinne des gegenständlichen Verfahrens muss aber nicht direkt gemessen werden, sondern kann auch aus anderen gemessenen Größen abgeleitet oder gebildet wer- -e-These control variables S are transferred via an output interface 12 of the simulation device 17 to the test bench 1 and set on the test bench 1 of the actuator 3 and possibly other suitable actuators, not shown, possibly by means of suitable control units. However, the measured variable in the sense of the present method does not have to be measured directly, but can also be derived or formed from other measured quantities.

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AV-3543 AT den, z.B. in der Virtualkomponente 5. Ein Beispiel dafür ist ein an sich bekannter Drehmo-mentenschätzer, der das Drehmoment T der Verbindungswelle 2 anhand der tatsächlichen gemessenen Drehzahl n der Verbindungswelle 2, bzw. der damit verbundenen Aktuatorik 3, schätzt. In der Regel wird auch nicht das direkt gemessene Signal als Messgröße verwen-5 det, sondern ein entsprechend aufbereitetes <z.B. gefiltertes) Signal.AV-3543 AT the, e.g. in the virtual component 5. An example of this is a known torque estimator, which estimates the torque T of the connecting shaft 2 on the basis of the actual measured rotational speed n of the connecting shaft 2, or of the actuator 3 connected thereto. As a rule, the directly measured signal is also not used as the measured variable, but instead a correspondingly processed < filtered) signal.

In Fig.2 ist als weiteres Beispiel eine Hardware-In-The-Loop-Testumgebung für einen Antriebsstrang als Realkomponente 4 dargestellt. Am Prüfstand 1 ist dazu der gesamte Antriebsstrang aufgebaut. Dieser umfasst hier einen Verbrennungsmotor 13, eine Kupplung 14, ein Getriebe 15 und ein Differentialgetriebe 16. Die Verbindungswellen 2FL, 2fr, 2RLi 2rr wertet den hier durch die Halbwellen des Antriebsstranges gebildet und sind mit Aktuatorik 3Fl, 3Fr, 3rl, 3rr, z.B. in Form von elektrischen Belastungsmaschinen (Dynamometer), verbunden. Für die Virtualkomponente 5 werden hier die Drehmomente TFLl TFRl TRL, TRR der Verbindungswellen 2fl, 2fr, 2rl, 2rr erfasst und die Virtualkomponente 5 berechnet mit dem darin implementierten Simulationsmodell 21 die Steuergrößen für die Realkomponente 4, hier für 15 den Verbrennungsmotor 13 (z.B. die Drosselklappenstellung a), die Kupplung 14 (z.B. ein Kupplungssignal K) und das Getriebe 15 (z.B. ein Gangsignal G), und die Steuergrößen für die Aktuatorik 3h., 3fr, 3rl, 3rR, hier Drehzahlen iVl, Ofr, nRLl nRR. Ein Prüflauf in der Hardware- In-The-Loop-Testumgebung funktioniert hier genauso wie oben mit Bezugnahme auf Fig.1 beschrieben. 20 Selbstverständlich sind auch noch andere Konfigurationen für eine Realkomponente 4 denkbar, wobei der grundlegende Aufbau der Hardware-In-The-Loop-Testumgebung und der Ablauf eines Tests in der Hardware-In-The-Loop-Testumgebung unverändert bleibt.FIG. 2 shows a hardware-in-the-loop test environment for a drive train as a real component 4 as a further example. On the test bench 1 to the entire drive train is constructed. Here, it comprises an internal combustion engine 13, a clutch 14, a transmission 15 and a differential gear 16. The connecting shafts 2FL, 2fr, 2RLi 2rr are here formed by the half-shafts of the drive train and are provided with actuators 3Fl, 3Fr, 3rl, 3rr, e.g. in the form of electrical loading machines (dynamometers), connected. For the virtual component 5, the torques TFL1 TFR1 TRL, TRR of the connection waves 2fl, 2fr, 2r1, 2rr are detected here, and the virtual component 5 calculates the control variables for the real component 4 with the simulation model 21 implemented therein, in this case for the internal combustion engine 13 (eg Throttle position a), the clutch 14 (eg, a clutch signal K) and the transmission 15 (eg, a gear G), and the control variables for the actuators 3h., 3fr, 3rl, 3rR, here speeds iVl, Ofr, nRLl nRR. A test run in the hardware-in-the-loop test environment works exactly as described above with reference to FIG. Of course, other configurations for a real component 4 are conceivable, while the basic structure of the hardware-in-the-loop test environment and the performance of a test in the hardware-in-the-loop test environment remains unchanged.

Im Simulationsmodell 21 der Virtualkomponente 5 wird aus der von der Sensorik 18 des Prüfstandes 1 gelieferten Messgröße M, z.B. ein (oder mehrere) Drehmoment T einer (oder 25 mehrerer) Halbwetle oder einer Verbindungswelle 2, eine (oder mehrere) Steuergröße S für die Aktuatorik 3 berechnet. Dieses Drehmoment T kann aber auch ein nur geschätztes oder aufgrund der Messwerte anderer Sensoren berechnetes Drehmoment sein. Dazu ist im Simulationsmodell 21 eine Bewegungsgleichung mit zumindest einem Parameter P, z.B. in Form einer Differential-Algebraischen Gleichung, implementiert, die mehrmals pro Sekunde, 30 z.B. jede Millisekunde, gelöst wird. Es können natüilich auch mehrere Bewegungsgleichungen, z.B. ein System von gekoppelten Bewegungsgleichungen, implementiert sein. Allgemein gilt S=f(P,M).In the simulation model 21 of the virtual component 5, the measured variable M supplied by the sensor system 18 of the test bench 1, e.g. one (or more) torque T one (or 25 more) Halbwetle or a connecting shaft 2, one (or more) control variable S for the Aktuatorik 3 calculated. However, this torque T can also be a torque estimated only or calculated on the basis of the measured values of other sensors. For this purpose, in the simulation model 21 an equation of motion with at least one parameter P, e.g. in the form of a differential algebraic equation implemented several times a second, e.g. every millisecond, is solved. Of course, several equations of motion, e.g. a system of coupled equations of motion, be implemented. In general, S = f (P, M).

In der Simulationseinrichtung 17 ist eine Koirektureinheit 20 vorgesehen (Fig.3), die aus der entsprechend aufbereiteten Messgröße M, z.B. ein Wellendrehmoment Tw, bevorzugt zu 35 jedem Zeitpunkt, in dem die Bewegungsgleichung gelöst wird (z.B. durch numerische Integration der Differentialgleichungen der Bewegung), einen ersten Korrekturwert Ki berech- -7- £014.1 102013/50369In the simulation device 17, a Koirektureinheit 20 is provided (Figure 3), which consists of the corresponding processed measure M, e.g. a shaft torque Tw, preferably at each instant in which the equation of motion is solved (e.g., by numerically integrating the differential equations of motion), calculates a first correction value Ki

AV-3543 AT net, welcher die Virtualkomponente 5 in geeigneter Weise beruhigt und unerwünschte Resonanzerscheinungen, welche sich aufgrund der Unvollkommenheit des Prüfstandes 1 - insbesondere der Aktuatorik 3 und der Sensorik 18 - ergeben, bestmöglich kompensiert. Der erste Korrekturwert ist daher ein sich kontinuierlich änderndes Signal und wird vorzei-5 chenrichtig zur Messgröße M, hier Drehmoment Tw, addiert und die Summe aus der Messgröße M und dem Korrekturwert ^ wird der Virtualkomponente 5 als korrigierter Messwert M*, hier ein korrigiertes Wellendrehmoment Tw*, zur Berechnung der Steuergröße S für die Aktuatorik 3 eingespeist.AV-3543 AT net, which calms the virtual component 5 in a suitable manner and undesirable resonance phenomena, which arise due to the imperfection of the test bench 1 - in particular the actuator 3 and the sensor 18 - compensated as possible. The first correction value is therefore a continuously changing signal and is preferably added to the measured quantity M, in this case torque Tw, and the sum of the measured variable M and the correction value wird is the virtual component 5 as a corrected measured value M *, here a corrected shaft torque Tw *, for calculating the control quantity S for the actuator 3 fed.

Dieses „Torque Shaping" geschieht ohne Eingriff in die Gesamtstruktur des Prüfstandes 1, 10 also insbesondere ohne Eingriff in die Reglerstruktur des Prüfstandes 1.This "Torque Shaping" happens without interference with the overall structure of the test stand 1, 10 thus in particular without intervention in the controller structure of the test rig. 1

Der beschriebene, erfindungsgemäße Ansatz lässt sich auf beliebige dynamische Systeme erweitern, wobei als Messgröße M und Steuergröße S anstelle von Drehmoment und Drehzahl dann andere physikalische Größen, wie z.B. elektrische Spannung, mechanische Kraft, usw., verwendet werden können. 15 Alternativ oder zusätzlich berechnet die Korrektureinheit 20 aus der berechneten Steuergröße S, hier z.B. Drehzahl n, für die Aktuatorik 3 einen zweiten Korrekturwert K2l der zur berechneten Steuergröße S addiert wird und die Summe als korrigierte Steuergröße S*, hier eine korrigierte Drehzahl n‘, der Aktuatorik 3 zur Einstellung am Prüfstand 1 zur Verfügung gestellt wird. Der zweite Korrekturwert «2 wird bevorzugt weder zu jedem Zeitpunkt, in dem 20 die Bewegungsgleichungen gelöst werden, berechnet und stellt wieder ein sich kontinuierlich änderndes Signal dar. Diese korrigierte Steuergröße S‘ hat die Aufgabe, unerwünschte Schwingungseffekte, welche sich aufgrund des unvollkommenen Übertragungsverhaltens der Aktuatorik 3 ergeben, von der Realkomponente 4 am Prüfstand 1 fernzuhalten.The described inventive approach can be extended to any dynamic systems, wherein as measured variable M and control variable S instead of torque and speed then other physical quantities, such as. electrical voltage, mechanical force, etc., can be used. Alternatively or additionally, the correction unit 20 calculates from the calculated control quantity S, here e.g. Speed n, for the actuator 3, a second correction value K2l is added to the calculated control variable S and the sum as a corrected control variable S *, here a corrected speed n ', the actuator 3 for adjustment on the test bench 1 is provided. The second correction value "2" is preferably neither calculated at any time in which the equations of motion are solved, and again represents a signal which changes continuously. This corrected control variable S 'has the object of producing undesired vibration effects due to the imperfect transmission behavior of the signal Actuator 3 revealed to keep away from the real component 4 on the test bench 1.

Dieses „Speed Shaping“ erfolgt wieder ohne Eingriff in die Gesamtstruktur des Prüfstandes 25 1, lässt also insbesondere die Reglerstruktur des Prüfstandes 1 unverändert.This "speed shaping" takes place again without intervention in the overall structure of the test stand 25 1, thus leaves in particular the controller structure of the test bench 1 unchanged.

Alternativ oder zusätzlich berechnet die Korrektureinheit 20 aus der Messgröße M einen dritten Korrekturwert K3, der zur Veränderung eines Parameters P der Bewegungsgleichung in der Virtualkomponente 5 dient, vorzugsweise zur Veränderung einer Systemträgheit (z.B. der Radträgheit oder Fahrzeugträgheit) oder einer Masse (z.B. der Fahrzeugmasse). Dieser kor-30 rigierte Parameter P hat die Aufgabe, unerwünschte Schwingungseffekte der Virtual- 5 und somit in Konsequenz auch der Realkomponente 4 zu unterdrücken.Alternatively or additionally, the correction unit 20 calculates from the measured variable M a third correction value K3 which serves to change a parameter P of the equation of motion in the virtual component 5, preferably to change a system inertia (eg the wheel inertia or vehicle inertia) or a mass (eg the vehicle mass). , This parameter P has the function of suppressing unwanted vibration effects of the virtual 5 and consequently also of the real component 4.

Dieses „Parameter Shaping“ erfolgt dabei wieder ohne Eingriff in die Gesamtstruktur des Prüfstandes 1, also insbesondere ohne Beeinflussung der Reglerstruktur des Prüfstandes 1.This "parameter shaping" takes place again without intervention in the overall structure of the test rig 1, that is to say in particular without influencing the controller structure of the test rig 1.

Nachfolgend werden exemplarisch mögliche Verfahren zur Ermittlung der Korrekturwerte K1( 35 K2 und K3 erläutert. -8-By way of example, possible methods for determining the correction values K1 (35 K2 and K3) are explained below.

Prihtecl: 04-0&S013 ΜPrihtecl: 04-0 & S013 Μ

102013/50369 AV-3543 AT102013/50369 AV-3543 AT

Allgemein ist bei den nachfolgend exemplarisch ausformulierten Verfahren in der Korrektureinheit 20 eine Zielfunktion J als Funktion des ersten oder zweiten oder dritten Korrekturwertes Κι, K2, K3 implementiert, die bezüglich des ersten, zweiten oder dritten KorrekturwertesIn general, in the case of the methods exemplified below in the correction unit 20, a target function J is implemented as a function of the first or second or third correction value Κι, K2, K3 with respect to the first, second or third correction value

Ki, K2, K3 optimiert, hier minimiert, wird, also in allgemeiner Schreibweise J(KX 2 3) = min £| 2.» 5 Für die Ermittlung des ersten Korrekturwertes Ki ist in der Virtualkomponente 5 zumindest ein Simulationsmodell 21 eines über eine Welle mit der Realkomponente 4 verbundenen Teils des Fahrzeugs implementiert, z.B. wie in Fig.4 ein Radsimulationsmodell 10 eines Fahrzeugrades, das mit der Halbwelle des Antriebsstranges (Realkomponente 4 in Fig.2) verbunden ist, oder ein Simulationsmodell eines Zweimassenschwungrades oder einer io Kupplung, das/die mit der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors (Realkomponente 4 in Fig.1) verbunden ist. Als Messgröße M wird dabei jeweils das Wellenmoment Tw, und gegebenenfalls weitere Messgrößen, wie z.B. die Temperatur, verwendet, das entweder direkt gemessen wird oder aus anderen Messgrößen geschätzt oder berechnet wird.Ki, K2, K3 optimized, here minimized, becomes, so in general notation J (KX 2 3) = min £ | 2. For the determination of the first correction value Ki, at least one simulation model 21 of a part of the vehicle connected via a shaft to the real component 4 is implemented in the virtual component 5, e.g. As in Figure 4, a wheel simulation model 10 of a vehicle wheel, which is connected to the half-wave of the drive train (real component 4 in Figure 2), or a simulation model of a dual-mass flywheel or a io coupling with the crankshaft of an internal combustion engine (real component 4 in Fig.1) is connected. The measured variable M is in each case the shaft torque Tw, and optionally further measured variables, such as. the temperature used, which is either measured directly or estimated from other measures or calculated.

Im Beispiel eines Radsimulationsmodells 10, wie in Fig.4 dargestellt, wird aus dem gemes-15 senen Wellenmoment Tw die Steuergröße S für die Aktuatorik 3 am Prüfstand 1, z. B. wie hier eine Drehzahl ndmd,sjm für eine elektrische Belastungsmaschine, ermittelt. Das Radsimulationsmodell 10 kann dabei auch mit anderen Simulationsmodellen, wiez.B. einem Reifensimulationsmodell, einem Straßensimulationsmodell, etc., verbunden sein und mit diesen Daten austauschen. Das Wellenmoment Tw setzt sich zusammen aus einem Reifenmoment 20 TUre zwischen Reifen und Straße, einem Bremsmoment T^e und weiteren optionalen Hilfsmomenten Topt, wie z.B. ein elektrisches Antriebsmoment bei einem Radnabenmotor.In the example of a wheel simulation model 10, as shown in Figure 4, from the gemes-15 senen wave moment Tw, the control variable S for the actuator 3 on the test bench 1, z. B. as here a speed ndmd, sjm for an electrical loading machine, determined. The wheel simulation model 10 can also be used with other simulation models, such as. a tire simulation model, a road simulation model, etc., be connected and exchange with these data. The shaft torque Tw is composed of a tire torque 20 Tire between the tire and the road, a braking torque T ^ e and further optional auxiliary torques Topt, such as, for example. an electric drive torque in a wheel hub motor.

In der Korrektureinheit 20 ist eine Zielfunktion J als Funktion des ersten Korrekturwertes K1( hier in Form eines Korrekturmoments Τ«>Γ, implementiert. Diese Zielfunktion J wird bezüglich des ersten Korrekturwertes K1 minimiert, also in allgemeiner Schreibweise ./(£,) = min. Der ^1 25 derart ermittelte Korrekturwert Ki wird zur Messgröße M aus dem Prüfstand 1, hier das Wellenmoment Tw, addiert und die korrigierte Messgröße M*, hier ein korrigiertes Wellenmoment T*, wird dem Radsimulationsmodell 10 der Virtualkomponente 5 zur Ermittlung der Steuergröße S für den Prüfstand 1 übergeben.In the correction unit 20, an objective function J is implemented as a function of the first correction value K1 (here in the form of a correction torque Τ << g.). This objective function J is minimized with respect to the first correction value K1, that is to say in general notation The correction value Ki determined in this way is added to the measured variable M from the test bench 1, in this case the shaft torque Tw, and the corrected measured variable M *, here a corrected shaft torque T *, becomes the wheel simulation model 10 of the virtual component 5 for determining the control variable Pass S for the test bench 1.

In der Korrektureinheit 20 könnte dazu eine erste Zielfunktion Jenergy in Form einer quadratischen Gütefunktion implementiert sein. Dazu bietet sich z.B. eine Zielfunktion an, die die i nT zJw , energyIn the correction unit 20, a first target function Jenergy could be implemented in the form of a quadratic quality function for this purpose. For this purpose, for example, an objective function that uses the i nT zJw, energy

rsirsi

Ruckenergie, z.B. in der Form der „Wirkung der Ruckenergie“ Jmer&. oder der „Wirkung der Beschleunigungsenergie“, z.B. in der Form -9- 30Back energy, e.g. in the form of the "effect of back energy" Jmer &. or the "effect of the acceleration energy", e.g. in the form -9- 30

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102013/50369 AV-3543 AT 5 10 bewertet. Durch die Integrationsgrenzen wird über einen Zeitraum T in die Zukunft gerechnet, um zukünftigen, zu erwartenden Zuständen entgegen zu wirken. Durch das Korrekturmoment Tcor wird ein Drehmoment hinzugefügt, das auch den übertragenen Drehimpuls verändert. Um die Simulation nicht zu stark zu verfälschen, soll dieser Drehimpuls, der eine Verfälschung der Drehzahl bewirken würde, im zeitlichen Mittel möglichst gering sein. Es J J T^x^dTdv ver- wird daher eine zweite Zielfunktion J^o, z.B. in der Form Jdi. - wendet, die den durch das Korrekturmoment T«* eingebrachten Drehimpuls bewertet. Die für die Ermittlung des ersten Korrekturwertes Kt zu minimierende Gesamtzielfunktion J wird dann als Linearkombination der ersten und zweiten Zielfunktion mit den Gewichtsfaktoren ai, oi2 angeschrieben, J=aiJenergy + aristo· Das gesuchte Korrekturmoment Tcor ergibt sich dann durch Minimierung dieser Zielfunktion nach dem Korrekturmoment Tcor. Für die Gesamtzielfunktion J können natürlich auch noch weitere oder andere Zielfunktionen berücksichtigt werden, z.B. könnten beide obigen energie-Zwirkungsbasierten Zielfunktionen berücksichtigt werden. Für die Durchführung der Minimierung benötigt die Korrektureinheit 15 20 zumindest die Steuergröße für die Belastungsmaschine, hier die Drehzahl η^,^ zur Er mittlung der Winkelgeschwindigkeit ω. Das Trägheitsmoment des rotierenden Teiles Jw (z.B. des Rades oder der Kupplung) kann als bekannt vorausgesetzt werden. Der erste Korrekturwert Ki, hier das Korrekturmoment ΤΜΓ, kann dann in der Virtualkomponente 5, z.B. im Radsimulationsmodell 10, verarbeitet werden, wie oben beschrieben. 20 Es kann aber auch vorgesehen sein, dass in der Korrektureinheit 20 ebenfalls ein, vorzugsweise das gleiche, Radsimulationsmodell 15 implementiert ist. Dann kann die Korrektureinheit 20 bei Kenntnis des Welienmoments Tw mit dem ermittelten Korrekturmoment ΤΜΓ ein korrigiertes Gesamtradmoment T * ermitteln und der Virtualkomponente 5 übergeben, wie in Fig.4 schematisch dargestellt. 25 Für die Ermittlung des zweiten Korrekturwertes K2 ist in der Korrektureinheit 20 eine Zielfunktion J als Funktion des zweiten Korrekturwertes K2, hier in Form einer Korrekturdrehzahl η«», implementiert. Diese Zielfunktion J wird bezüglich des zweiten Korrekturwertes K2 minimiert, also in allgemeiner Schreibweise J{K2) = min. Als Zielfunktion könnte z.B. eine Funktion K1 implementiert sein, die die Abweichung zwischen der in der Virtualkomponente 5 berechne-30 ten Steuergröße S und dem tatsächlichen Wert dieser Steuergröße Sact, der gemessen wer- f den kann, bewertet, z.B. in der Form J = J|[ί5*(τ)—(r)1^7 . Am Beispiel einer Drehzahl n 0 als Steuergröße S kann die Zielfunktion J als J = )-n«i(T)||*i/r angeschrieben o -10-102013/50369 AV-3543 AT 5 10 rated. The limits of integration are used to calculate the future over a period of time T in order to counteract future, expected conditions. The correction torque Tcor adds a torque that also changes the transmitted angular momentum. In order not to falsify the simulation too much, this angular momentum, which would cause a falsification of the speed, should be as small as possible over time. Therefore, J J T ^ x ^ dTdv will use a second objective function J ^ o, e.g. in the form Jdi. - which evaluates the angular momentum introduced by the correction torque T «*. The total target function J to be minimized for determining the first correction value Kt is then written as a linear combination of the first and second target functions with the weighting factors ai, oi2, J = aiJenergy + aristo. The sought correction torque Tcor is then obtained by minimizing this target function after the correction torque Tcor , Of course, further or other objective functions may also be taken into account for the overall objective function J, e.g. Both energy-constraint-based objective functions above could be considered. For the implementation of the minimization requires the correction unit 15 20 at least the control variable for the loading machine, here the speed η ^, ^ for He mediation of the angular velocity ω. The moment of inertia of the rotating part Jw (e.g., the wheel or the clutch) may be assumed to be known. The first correction value Ki, here the correction moment ΤΜΓ, can then be stored in the virtual component 5, e.g. in the wheel simulation model 10, as described above. However, it can also be provided that a, preferably the same, wheel simulation model 15 is also implemented in the correction unit 20. The correction unit 20 can then determine a corrected Gesamtradmoment T * with the detected correction torque ΤΜΓ with knowledge of the Welienmoments Tw and the virtual component 5 passed, as shown schematically in Figure 4. For the determination of the second correction value K2, an objective function J is implemented in the correction unit 20 as a function of the second correction value K2, in this case in the form of a correction rotational speed η "». This objective function J is minimized with respect to the second correction value K2, that is, in general notation J {K2) = min. As an objective function, e.g. a function K1 may be implemented which evaluates the deviation between the control variable S calculated in the virtual component 5 and the actual value of this control variable Sact that can be measured, e.g. in the form J = J | [ί5 * (τ) - (r) 1 ^ 7. Using the example of a rotational speed n 0 as the control variable S, the target function J can be written as J =) -n << i (T) || * i / r o -10-

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AV-3543 AT werden, wobei nact die tatsächliche Drehzahl der Aktuatorik 3, z.B. einer Belastungsmaschine, ist. Die Zielfunktion J wird nach ndmdtSim minimiert und das Ergebnis dieser Optimierung wird als Korrekturdrehzahl η«* wie oben beschrieben verwendet.AV-3543 AT, where nact is the actual speed of the actuator 3, e.g. a loading machine, is. The objective function J is minimized after ndmdtSim and the result of this optimization is used as the correction speed η «* as described above.

Die Ermittlung des dritten Korrekturwertes K3 kann analog zur Ermittlung des ersten Korrek-5 turwertes Ki durchgeführt werden. Es könnte dazu wieder eine Zielfunktion J als Linearfunktion zweier Zielfunktionen verwendet werden. Mit einer ersten Zielfunktion könnte wieder die Wirkung der Ruckenergie oder der Beschleunigungsenergie (Je^y) wie oben beschrieben bewertet wird. Die zweite Zielfunktion könnte z.B. die durch den veränderten Parameter P, hier das Trägheitsmoment Jw, geänderte Rotationsenergie (Je*.*,) bewerten, wobei die durch to den geänderten Parameter P veränderte Rotationsenergie im zeitlichen Mittel wieder möglichst gering sein soll, um Verfälschungen der Drehzahl, des Impulses oder der kinetischen Systemenergie zu minimieren. Damit könnte J<*s»o z.B. in der Form t V fi-The determination of the third correction value K3 can be carried out analogously to the determination of the first correction value Ki. Again, an objective function J could be used as a linear function of two objective functions. With a first objective function, the effect of the back energy or the acceleration energy (Je ^ y) could again be evaluated as described above. The second objective function could e.g. the rotation energy (Je *. *,) changed by the changed parameter P, here the moment of inertia Jw, whereby the rotational energy changed by the changed parameter P should again be as small as possible over time, in order to distort the speed, the pulse or to minimize the kinetic energy of the system. Thus, J < * s »o e.g. in the form t V

Jdlslo= j oder Jdis[0 - J |./^(χ,ν)ω(τ,ν)ί/τί/ν angeschrieben v=0r=(l i>=Or=0 werden. Die Zielfunktion J kann dann nach dem dritten Korrekturwert K3, hier das Korrektur-15 trägheitsmoment Joor, optimiert werden, mit dem dann das Trägheitsmoment Jw in der Virtu- alkomponente 5, bzw. in der Bewegungsgleichung im Simulationsmodell der Virtualkompo-nenten 5, korrigiert wird, z.B. vorzeichenrichtig zu Jw addiert wird.Jdlslo = j or Jdis [0 - J | ./^ (χ, ν) ω (τ, ν) ί / τί / ν written v = 0r = (l i> = Or = 0. The objective function J can then be the third correction value K3, here the correction moment of inertia Joor, are optimized, with which the moment of inertia Jw in the virtual component 5, or in the equation of motion in the simulation model of the virtual components 5, is corrected, for example, added to Jw with the correct sign becomes.

Ein besonderer Vorteil bei der Optimierung von Zielfunktionen zur Ermittlung der Korrekturwerte Ki, K2, K3 kann darin gesehen werden, dass bei der Optimierung sehr einfach Rand-20 bedingungen berücksichtigt werden können, womit auf vorgegebene Beschränkungen der Virtualkomponente 5, z.B. eine maximale Radgeschwindigkeit, oder der Realkomponente 4, z.B. ein maximales Drehmoment eines Verbrennungsmotors, oder der Aktuatorik 3, z.B. eine maximale Drehbeschleunigung einer elektrischen Belastungsmaschine, Rücksicht genommen werden kann. 25 Z.B. könnten für die Ermittlung des ersten und dritten Korrekturwertes Ki, K3 die folgenden Randbedingungen berücksichtigt werden, (f<x<f+T) I®(τ)ΗώΗ^ (^x<f+7y womit Grenzwerte für die Rotationsgeschwindigkeit und die Rotationsbeschleunigung, z.B. des Fahrzeugrades oder der Kupplung, vorgegeben werden können. 30 Für die Ermittlung des zweiten Korrekturwertes K2 könnten ähnliche Randbedingungen berücksichtigt werden, z.B. -11-A particular advantage in the optimization of objective functions for determining the correction values Ki, K2, K3 can be seen in the fact that optimization can very easily take into account boundary conditions, which makes it possible to comply with predetermined limitations of the virtual component 5, e.g. a maximum wheel speed, or real component 4, e.g. a maximum torque of an internal combustion engine, or the actuator 3, e.g. a maximum spin of an electric loading machine, can be considered. 25 e.g. For determining the first and third correction values Ki, K3, the following boundary conditions could be taken into account: (f <x <f + T) I® (τ) ΗώΗ ^ (^ x <f + 7y with limit values for the rotational speed and the rotational acceleration, For the determination of the second correction value K2, similar boundary conditions could be taken into account, eg -11-

Printed: 04-06-2013 teQ141 10 2013/50369Printed: 04-06-2013 teQ141 10 2013/50369

AV-3543 AT Μτ)-η™ (t^<t+T) ΜΦή™ (t<x <t+T)’ womit Grenzwerte für die Drehzahl und die Drehbeschleunigung vorgegeben werden können. Für die Optimierung der obigen Zielfunktionen J gibt es hinreichend bekannte Lösungsme-5 thoden, z.B. dynamic programming, receeding horizon optimization, u.ä., die hier nicht näher erläutert werden. Die Zielfunktion J wird bevorzugt in Echtzeit vorzugsweise auf einem Echtzeitrechner optimiert.AV-3543 AT Μτ) -η ™ (t ^ <t + T) ΜΦή ™ (t <x <t + T) 'whereby limit values for the rotational speed and the rotational acceleration can be specified. For the optimization of the above objective functions J, there are well-known solution methods, e.g. dynamic programming, receeding horizon optimization, etc., which are not explained here. The objective function J is preferably optimized in real time, preferably on a real-time computer.

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Claims

Printed: 04-06-2013 10 2013/50369 AV-3543 AT Claims 1. Method for reducing the excitation of oscillations and resonances in a test stand (1) for a real component (4) and a virtual component (5), the real component ( 4) supplies a measured variable (M) of the real component (4) to the virtual component (5) and receives from the virtual component (5) a control variable <S) for an actuator (3) of the test bench (1), wherein in the virtual component ( 5) a simulation model (21) is implemented with an equation of motion that calculates the control variable (S) from the measured variable (M), characterized in that at least one of the following method steps a), b) or c) is set, a ) Determining a first correction value (Ki) from the measured variable (M), wherein the first correction value (KO to the measured variable (M) is added and the sum as a corrected measured variable (M *) of the virtual component (5) for calculating the control variable (S) is transmitted b) Determining a second correction value (K2) from the calculated control variable (S), wherein the second correction value (K2) is added to the calculated control variable (S) and the sum is transmitted as a corrected control variable (S *) to the actuator system (3), c) Determining a third correction value (K3) from the measured variable (M), wherein a parameter (P) of the equation of motion is changed with the third correction value (K3).

2. The method according to claim 1, characterized in that as a measured variable (M), the torque (Tw) of a connecting shaft (2) between real component (4) and actuator (3) is used.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that as a control variable (S) a speed (n) is used.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that for determining the first or second or third correction value (Κι, K2l K3) a target function (J) as a function of the first or second or third correction value (Κι, K2, K3 ) is implemented, which is optimized with respect to the first or second or third correction value (Κι, K2, K3).

5. The method according to claim 4, characterized in that for determining the first or third correction value (K1, K3) as a target function (J) a linear combination of a first and second objective function (J «n« rgy, Jdi * u>) is used.

A method according to claim 5, characterized in that as the first objective function (Jenergy) a quadratic quality functional as a function of the angular velocity (ω) or -13- pmmMä & mtöou.i 102013/50369 AV-3543 AT 1 i + i of a derivative thereof, preferably in the form = -Jw J | tS (r) g </ T 2 t = t or J "* gr = \ jw τ = /

7. The method as claimed in claim 5, characterized in that the second target function (Jdisto) evaluates the angular momentum T r (rv) additionally introduced by the first correction value KO, preferably in the form Jdlsll, = II - · - dxdv v = 0 τ = 0 * Λί

8. Method according to claim 5, characterized in that the second target function (Jdisto) evaluates the kinetic energy changed by the third correction value (KO) f V, preferably in the form = j jj ^ (τ, ν)! { »(Τ, ν ^ ο / τάν or i = |> T = 0 / v ddlslu = J | J cor (τ> v) ω (τ, v) didv. Ν = Οτ = 0

9. The method according to claim 4, characterized in that as a first correction value (KO a Korrektunmoment (Τ «*) is determined.

10. The method according to claim 4, characterized in that as the third correction value (K3) a correction moment of validity (Jo *) is determined.

11. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that for determining the second correction value (K2), an objective function (J) is implemented, the deviation between the calculated in the virtual component control variable (S) and the actual value of this control variable (Sact), preferably in the form.; = J | i '(r) -s "(T) ||' dT. 0

12. The method according to claim 11, characterized in that as second correction value (K2) a correction speed (η «*) is calculated, preferably from J = j (T) _ now (T) || 2 ^ T. by optimizing for the speed (ndmd.sim) and using the detected speed (ndmd, sim) as the correction speed (n »r).

13. The method according to claim 2 to 12, characterized in that boundary conditions for the consideration of predetermined limitations of Virtu-alkomponent (5) or the real component (4) or the actuator (3) are used in the optimization.

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